Endüstriyel alandaki iletişim ihtiyacını karşılayan en eski seri iletişim sistemlerinden biri olan modbus haberleşme protokolüdür. 1979 yılında Programmable Logic Controller (PLC) sektörünün öncülerinden biri olan Modicon tarafından geliştirilmiş bir sistemdir.
Modbus Haberleşme Nedir ?
Modbus haberleşme veri transferi ile PLC sistemler arasındaki iletişim köprüsü olarak tanımlanabilir. Esnek ve basit olması ile kolay, hızlı ve üreticilere açık olması da günümüzde modbus haberleşme sisteminin endüstriyel alanlarda kullanımı genişletmiştir.
PLC sistemleri arasında bilgi alışverişini ve veri transferini sağlayan standart iletişim köprüsüdür. Aynı zamanda birçok endüstri kuruluşunda da kullanılmaktadır. Dünya çapında modbus haberleşme 7 milyon endüstri kuruluşunda veri toplama sistemlerinde sinyal iletimi adına kullanılmaktadır.
Modbus Haberleşme Protokolü Özellikleri Nelerdir ?
Modbus haberleşme sistemi söz konusu cihazlar arasında seri hatlar üzerinden iletilerek çalışmaktadır. Sistemin en kolay kurulumu ise bir Slave Ve bir Master üzerindeki seri bağlantı noktalarını bir kablo ile bağlamaktır. Modbus iletişim protokolü dahilinde veriler bir olarak gönderilmektedir.
Her bir bit ise voltaj olarak gönderilmektedir. Veri aktarımı modbus sistemi üzerinde bitler ile yani birler (1) ve sıfırlar (0) halinde gerçekleşir. Pozitif voltaj sıfırlar ile negatif voltaj ise birler ile aktarılır. Bu bitler yani voltaj seviyeleri cihazlar arasında çok hızlı bir şekilde gönderilir. Bu hız ise baud olarak adlandırılır. Genel olarak iletim hızı 9600 baud bit/saniyedir.
Birçok versiyonu bulunmaktadır. Ancak en fazla tercih edilen versiyonu Modbus TCP ve Modbus RTU dur. Günümüzde kullanılan modbus haberleşme sisteminin özellikleri ise aşağıdaki gibi sıralanabilir;
Modicon programlanabilir kontroller kendisi ve diğer cihazlar ile ağlar aracılığıyla haberleşebilir.
İstek / cevap protokolüdür. Fonksiyon kodları tarafından özelleştirilmiş olmaktadır.
Haberleşme protokolünün OSI modelinin yedinci seviyesindeki uygulama katmanıdır.
Modbus sistemi fonksiyon kodları PDU biriminin bir parçasıdır.
Network üzerindeki birbirinden farklı cihazlar arasında geçen client / server haberleşmesini sağlar.
Birbirinden farklı ağ tiplerinde dahi birbirleri arasında bağlanabilmeyi sağlar. Client / server haberleşmesini sağlayan mesaj protokolünün de uygulama katmanıdır.
Modbus Haberleşme Protokolü Nerelerde Kullanılır ?
Sensörler ve akıllı cihazlar arasındaki iletişimi kurabilmek için modbus haberleşme protokolü kullanılır. RTU sistemleri gibi kablosuz iletişimlerin zorunluğu olduğu sistemler için son derece ideal bir protokol olarak kabul edilir. Bu nedenle endüstriyel alanlarda ve sahalarda oldukça sık tercih edilir.
Yaygın olarak kullanılmasının bir diğer nedeni ise sadeliktir. Aynı zamanda işlemci kodu alanı ya da RAM e oldukça az ihtiyaç duyar. Günümüzde modbus kullanımı oldukça popülerdir. Bunun bir nedeni de mesaj kontrolü sağlanmasıdır. LRC ve CRC kontrolünün olması iletişim hatlarının neredeyse yüzde 99 doğruluk ile kontrol edildiği anlamını taşır.
Modbus RTU Nedir ?
Modbus haberleşme katmanı haberleşme ve fiziksel katman olarak ikiye ayrılmaktadır. Modbus’ın haberleşme katmanında sıklıkla kullanılanlardan biri ise modbus RTU yani Modicon-Bus Remote Telemetri Unit şeklinde adlandırılmaktadır. Zaman, Tarih formatı ve Parity, BauntRade, Node bağlantı yetenekleri gibi paket içerisinde barındırmayan haberleşme protokolüdür. Kısa mesafede 2 telli bağlantıyla kullanılmaktadır.
Master ve Slave olarak düzenlenen bir ağ yapısına sahip olmaktadır. Master ağı, belirli bir sorguyu Slave ağına gönderir. Burada istenilen bilgi adresi uyan Slave ağı tarafından cevap Master ağına gönderilir. Durum bu şekilde süregelir ve bir haberleşme sağlanır.
Veriler Bit olarak adlandırılır ve her bir Bit voltaj olarak gönderilir. Voltaj olarak iletilen veriler ise 1 ve 0 serileri üzerinden çok hızlı bir biçimde gönderilir. Burada sıfırlar pozitif voltajı simgelerken birler ise negatif voltajı temsil eder.
Modbus Veri Okuma
Modbus haberleşme sistemindeki verileri okuyan ve analiz eden yazılım ve programlar ile birlikte Modbus verilerinin okunması ve gerçek zamanlı log kayıtları tutulabilmesi mümkün hale gelmektedir. Bu kayıtlara bakıldığında ise veri görselleştirilmeleri ve de veri analizleri kolaylıkla yapılabilmektedir.
Modbus, data bilgilerini 4 farklı tabloda toplamaktadır. İki tabloda Açık/Kapalı bilgileri(coils) yer almaktadır. Diğer iki tabloda sayısal değerlere(registers) yer verilmektedir.
| Coil/Register Numaraları | Data Adresleri | Tür | Tablo İsmi |
|---|---|---|---|
| 1-9999 | 0000 to 270E | Read-Write | Discrete Output Coils |
| 10001-19999 | 0000 to 270E | Read-Only | Discrete Input Contacts |
| 30001-39999 | 0000 to 270E | Read-Only | Anolog Input Registers |
| 40001-49999 | 0000 to 270E | Read-Write | Anolog Output Holding Registers |
Modbus RTU verileri ile Retmon DCIM okunup analiz edilmesinin yanı sıra verilerin CSV formatı ile dışarıya aktarılması mümkündür. Ayrıca, trend veya histogram grafiklerin oluşturulması ve grafiklerin çoklu kullanıcılar ile yönetilmesine olanak sağlar. Modbus RTU veri okumasının dışında OPC UA, TCP ve SNMP gibi iletişim protokollerini de desteklemektedir. Bu nedenle oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.